一个国际科学家小组警告说,使用气溶胶反射阳光和冷却地球将削弱两个半球温带纬度的风暴路径。他们的模型表明,虽然这样的太阳地球工程计划可以减轻冬季风暴的严重程度,但它们也会使夏季的天气系统停滞不前。这可能会导致更强烈的热浪,空气污染增加,海洋环流发生变化。
太阳地球工程涉及通过反射入射的阳光来冷却地球,一些科学家认为这是减轻全球变暖影响的一种方式。一种流行的策略是在平流层放置反射气溶胶-使用飞机、气球或飞艇-以阻挡阳光。
但太阳地球工程的效果尚不清楚。它不会像冷却地球那样简单地起作用,从而使地球的气候恢复到工业化前的水平。太阳地球工程下的气候将有所不同,因为大气中的二氧化碳水平仍将显著增加。
查尔斯·格特勒(Charles Gertler)是美国麻省理工学院地球、大气和行星科学系的研究生,他和同事们感兴趣的是,向大气中注入气溶胶将如何影响两个半球的极地到赤道温度梯度,以及这可能对温带风暴路径产生的影响。这些地区位于中高纬度地区,被称为温带气旋的风暴发生频率较高,在决定世界许多地区的日常天气条件方面发挥着重要作用。
格特勒解释说:“世界上大约一半的人口生活在温带地区,那里的风暴路径主导着天气。”他补充说,“风暴路径依赖于经向温度梯度,而风暴路径之所以有趣,是因为它们帮助我们了解极端天气。”
该研究小组使用各种气候模型来探索太阳地球工程对风暴路径的影响。首先,他们分析了地球工程模型对比项目实验G1中的模拟,该项目为研究人员提供了太阳辐射管理方案,供研究人员与气候模型一起使用。
在G1方案中,太阳辐射减少,以平衡二氧化碳浓度相对于工业化前水平翻了两番而导致的变暖。这一模型运行了50年,并与将二氧化碳保持在工业化前水平的模型和模拟二氧化碳浓度翻了两番的模型进行了比较,以分别提供基线和全球变暖情景。
该团队还进行了另外两次气候模拟。第一个被称为“半个G1”,旨在模拟一个介于G1地球工程模拟和未来二氧化碳浓度翻两番之间的情景。在另一个模型中,气溶胶被注入四个不同纬度的平流层,由反馈算法控制。
发表在“地球物理研究快报”上的他们的研究结果表明,反射太阳辐射以抵消全球变暖将削弱南北半球的风暴路径。这些影响是由不同纬度的平均温度和湿度的变化推动的,这些变化降低了两半球从极点到赤道的温度梯度。从本质上讲,减少传入的太阳辐射会使赤道降温,而两极则继续变暖。
“我们的结果表明,太阳地球工程不会简单地逆转气候变化,”格特勒解释说。“相反,它本身有可能导致气候发生新的变化。”
在北半球,风暴路径预计也会随着气候变化而减弱。最新的研究表明,这将发生在与太阳地球工程类似的震级。然而,在南半球,全球变暖预计将增加风暴路径的强度,并使其向南移动。有了太阳地球工程,这些风暴路径将会减弱,一些模型表明,这些系统可能也会向极地移动。
格特勒说:“在两个半球,减弱的风暴路径将意味着更弱的冬季风暴,但也会导致更多的停滞天气,这可能会影响热浪。”“在所有季节,这可能会影响空气污染的通风。这也可能会削弱水文循环,导致区域降雨量减少。与我们习惯的基线气候相比,这些都不是什么好的变化。“。研究人员警告说,在南半球,风暴路径强度的变化可能会影响风力驱动的海洋环流,并影响南极冰盖的稳定性。
格特勒说:“这项工作突出表明,太阳地球工程并没有逆转气候变化,而是用一种前所未有的气候状态取代了另一种。”